Medycyna Pracy 2013;64(1):69–82
© Instytut Medycyny Pracy im. prof. J. Nofera w Łodzi http://medpr.imp.lodz.pl
PRACA ORYGINALNA
Agnieszka Wolska
OCENA NARAŻENIA ZAWODOWEGO SPAWACZY
NA PROMIENIOWANIE NADFIOLETOWE I „ŚWIATŁO NIEBIESKIE”
PODCZAS SPAWANIA METODĄ TIG I MMA
NA PODSTAWIE WYNIKÓW POMIARÓW NA STANOWISKACH PRACY
OCCuPAtIONAL exPOsuRe Of weLdeRs tO uLtRAvIOLet ANd “bLue LIGht” RAdIAtIONeMItted duRING tIG ANd MMA weLdING bAsed ON fIeLd MeAsuReMANts Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy / Central Institute for Labour Protection – National Research Institute, Warszawa, Poland
Zakład Techniki Bezpieczeństwa / Safety Engineering Department
Streszczenie
Wstęp: Celem artykułu było przedstawienie wyników badań poziomu promieniowania nadfioletowego i „światła niebieskiego” oraz potencjalnego i „rzeczywistego” narażenia zawodowego na to promieniowanie, wykonanych na stanowiskach pracy w przemyśle, na których stosowane były dwie metody spawania: MMA i TIG. Materiał i metody: Badania wykonano na 13 stanowiskach pracy w przemyśle (spawanie TIG – 6 stanowisk, spawanie MMA – 7 stanowisk), na których stosowane były różne parametry spawania i materiały spawane. Pomiary parametrów promieniowania optycznego wykonano radiometrem z zestawem sond o charakterysty-kach widmowych odpowiednio dobranych do ocenianego zagrożenia. Pomiary wykonano przy oczach i przy ręce znajdującej się najbliżej łuku. Wyniki: Największe poziomy natężenia napromienienia oczu występowały przy spawaniu aluminium metodą TIG i wynosiły odpowiednio – dla nadfioletu aktynicznego: Es = 7,79–37,6 W/m2, dla UVA: EUVA = 18–53,1 W/m2 i dla „światła
niebie-skiego”: EB = 35–67 W/m2. Wyznaczony dozwolony czas ekspozycji oczu wynosił 1,7–75 s, co oznacza, że w niektórych przypadkach
nawet niezamierzona krótkotrwała ekspozycja oczu powoduje przekroczenie maksymalnych dopuszczalnych ekspozycji (MDE). Wnioski: Stwierdzono wpływ materiału spawanego i rodzaju otuliny elektrod topliwych na występujący poziom promieniowania. Odnotowano przekroczenia wartości MDE dla zagrożenia fotochemicznego oczu i skóry promieniowaniem UV i „światłem niebie-skim”. Niewłaściwe stosowanie ochron oczu i twarzy polegające na rozpoczynaniu spawu bez zasłoniętej przyłbicy oraz nieosłonięcie skóry rąk, głowy i szyi może wywołać skutki szkodliwe dla zdrowia – zarówno ostre, jak i chroniczne. Istotne jest więc nie tylko prawidłowe dobranie ochron, ale także ich właściwe stosowanie. Med. Pr. 2013;64(1):69–82
Słowa kluczowe: spawalnictwo, promieniowanie, promienie nadfioletowe, narażenie zawodowe Abstract
Background: The aim of the study was to present the results of welders’ occupational exposure to “blue light” and UV radiation carried out at industrial workstations during TIG and MMA welding. Materials and methods: Measurements were performed at 13 workstations (TIG welding: 6; MMA welding: 7), at which different welding parameters and materials were used. The radiation level was measured using a wide-range radiometer and a set of detectors, whose spectral responses were adequately fit to particular hazard under study. The measurement points corresponded with the location of eye and hand. Results: The highest values of eye irradiance were found for aluminum TIG welding. Effective irradiance of actinic UV was within the range Es = 7.79–37.6 W/m2;
UVA total irradiance, EUVA = 18–53.1 W/m2 and effective blue-light irradiance EB = 35–67 W/m2. The maximum allowance
time ranged from 1.7 to 75 s, which means that in some cases even unintentional very short eye exposure can exceed MPE. Conclusions: The influence of welded material and the type of electrode coating on the measured radiation level were evidenced. The exceeded value of MPE for photochemical hazard arising for the eyes and skin was found at all measured workstations. Welders should use appropriately the eye and face protective equipment and avoid direct staring at welding arc when starting an arc-welding operation. Besides, the lack of head and neck skin protection can induce acute and chronic harmful health effects. Therefore, an appropriate wear of personal protective equipment is essential for welders’ health. Med Pr 2013;64(1):69–82
Key words: welding, radiation, ultraviolet rays, occupational exposure
Adres autorki: Zakład Techniki Bezpieczeństwa, Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Czerniakowska 16, 00-701 Warszawa, e-mail: agwol@ciop.pl
Nadesłano: 26 października 2012, zatwierdzono: 13 grudnia 2012
Praca przygotowana w ramach zadania 07.A.12 „Opracowanie poradnika dla pracodawców dla potrzeb oceny ryzyka zawodowego związa-nego ze sztucznym promieniowaniem optycznym uwzględniającego wymagania dyrektywy 2006/25/WE realizowazwiąza-nego w ramach Programu Wieloletniego pn. »Poprawa Bezpieczeństwa i Warunków Pracy«”, II etap, okres realizacji: lata 2011–2013, Część A: Zadania w zakresie służb państwowych. Kierownik zadania: dr inż. Agnieszka Wolska.
WSTĘP
Spawanie polega na łączeniu materiałów przez ich na-grzanie i stopienie w miejscu łączenia z dodaniem lub bez dodania spoiwa. W zależności od źródła ciepła roz-różnia się: spawanie elektryczne, gazowe i termitowe. Najczęściej wykorzystywanym źródłem ciepła w spa-walnictwie w Polsce jest łuk elektryczny (1), który jest wyładowaniem elektrycznym w atmosferze gazów i par metali. Wyróżnia się następujące metody spawania łu-kowego:
n z elektrodą topliwą, w tym przede wszystkim
z elek-trodą otuloną (manual metal arc – MMA) oraz z dru-tem topliwym (drut elektrodowy) w osłonie gazu aktywnego (metal active gas – MAG) lub w osłonie gazu obojętnego (metal inert gas – MIG);
n z elektrodą nietopliwą (tungsten inert gas – TIG) –
wolframową w osłonie gazu obojętnego.
Łuk spawalniczy jest źródłem emitującym promie-niowanie optyczne z zakresu promieniowania nadfiole-towego (ultra violet – UV), widzialnego (visible – VIS) i podczerwonego (infrared – IR). Poziomy promienio-wania optycznego z zakresu nadfioletu i promieniowa-nia widzialnego, które są emitowane podczas spawai promieniowa-nia łukowego, należą do najwyższych spośród sztucznych źródeł nielaserowego promieniowania optycznego i mogą stanowić o zagrożeniu dla zdrowia spawa-czy (2–7). Oprócz bezpośredniego promieniowania optycznego pochodzącego od łuku elektrycznego wy-stępuje również promieniowanie odbite od powierzch-ni otoczepowierzch-nia oraz od spawanego materiału i jeziorka spawalniczego. Widmo promieniowania optycznego emitowanego podczas procesu spawania zależy od metody spawania i parametrów spawania, takich jak m.in. natężenie prądu i napięcie spawania, długość łuku, temperatura łuku i rozkład temperatury w łuku, średni-ca i materiał, z którego wykonana jest elektroda, a także materiał spawany.
Przy spawaniu ręcznym lub półautomatycznym dłu-gość łuku w czasie spawania nie jest stała, a tym samym rozkład temperatury w łuku i emitowane promieniowa-nie się zmienia. Poziom promieniowania docierającego do spawacza zależy nie tylko od widma promieniowania emitowanego przez łuk spawalniczy i materiałów zasto-sowanych do spawania, ale również od położenia (odle-głości) eksponowanych części ciała spawacza względem łuku spawalniczego. Potencjalne narażenie na promie-niowanie optyczne spawacza stosującego daną metodę spawania może więc znacznie się różnić już przy zmia-nie jednego z ww. czynników. Ponadto istotny wpływ na
zagrożenie promieniowaniem optycznym ma całkowity czas ekspozycji pracownika w ciągu zmiany roboczej, który odpowiada łącznemu czasowi ekspozycji na pro-mieniowanie łuku.
Ocena narażenia zawodowego spawaczy na czynni-ki szkodliwe jest prowadzona od lat i uczynni-kierunkowana na badania związków chemicznych występujących w py-łach/dymach (1,8,9), pola elektromagnetycznego (10– –12), a także promieniowania optycznego (6,7,13,14). Badania wykazały przekroczenia większości normaty-wów higienicznych, co świadczy o szczególnym zagro-żeniu dla zdrowia spawaczy i w efekcie możliwości wy-stępowania u nich wielu chorób zawodowych.
Mimo że od dawna wiadomo, iż podczas spawa-nia występuje intensywne promieniowanie optycz-ne stanowiące o szkodliwości dla zdrowia, a wartości najwyższego dopuszczalnego natężenia (NDN) dla promieniowania optycznego jako czynnika szkodliwe-go w środowisku pracy ustanowiono od 1991 r. roz-porządzeniem Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 21 października 1991 r. (15), to badania nara-żenia zawodowego na stanowiskach spawaczy wykony-wane były w naszym kraju rzadko. Dopiero w 2010 r. wprowadzenie do prawa krajowego wymagań Dyrek-tywy 2006/25/WE w sprawie minimalnych wymagań w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa dotyczą-cych narażenia pracowników na ryzyko spowodowane czynnikami fizycznymi (sztucznym promieniowaniem optycznym) (16) spowodowała, że pracodawcy zaczęli częściej zlecać wykonywanie badań promieniowania optycznego na stanowiskach pracy, w tym na stanowi-skach spawaczy.
Rozporządzeniem Ministra Pracy i Polityki Społecz-nej z dnia 27 maja 2010 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy pracach związanych z ekspozycją na promieniowanie optyczne (17) został nałożony obowią-zek dokonania i zakres oceny ryzyka zawodowego zwią-zanego z tym czynnikiem, a Rozporządzeniem Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pra-cy (18) zostały ustalone nowe wartości maksymalnych dopuszczalnych ekspozycji (MDE) na promieniowanie optyczne.
Zgodnie z zapisami pierwszego z ww. rozporzą-dzeń (17) poziom ekspozycji jest to poziom promie-niowania po uwzględnieniu środków ochrony zbio-rowej, zastosowanych w celu ograniczenia ekspozycji pracownika na promieniowanie optyczne. Wyznaczone wartości poziomów ekspozycji eksponowanych części
Narażenie zawodowe na UV i VIS spawaczy TIG i MMA
Nr 1 71
ciała (bez uwzględnienia stosowanych środków ochro-ny indywidualnej) porównuje się z odpowiednimi war-tościami MDE dla poszczególnych rodzajów zagrożeń powodowanych tym promieniowaniem, określonych w rozporządzeniu z dnia 29 listopada 2001 r. (18). Ry-zyko zawodowe określa się na podstawie danych o po-ziomie ekspozycji pracownika bez stosowania środ-ków ochrony indywidualnej, a następnie sprawdza się współczynnik tłumienia stosowanych ochron i określa, czy stosowane ochrony ograniczają ryzyko zawodowe do małego.
Szkodliwe działanie promieniowania optycznego odnosi się do oczu i skóry. Do podstawowych zagrożeń, które powinno się uwzględnić na stanowisku spawacza łukiem elektrycznym, należą:
n zagrożenie fotochemiczne rogówki i spojówki oczu
oraz skóry promieniowaniem UV (180–400 nm – tzw. zagrożenie aktyniczne),
n zagrożenie fotochemiczne soczewki
promieniowa-niem UVA (315–400 nm),
n zagrożenie fotochemiczne siatkówki oka
promienio-waniem z zakresu 300–700 nm (tzw. światło niebie-skie (17)),
n zagrożenie termiczne siatkówki oka
promieniowa-niem VIS+IRA (380–1400 nm),
n zagrożenie termiczne rogówki i soczewki
promie-niowaniem IRA+IRB (780–3000 nm).
Najczęstsze i największe przekroczenia warto-ści MDE występują dla zagrożeń fotochemicznych: promieniowaniem UV i „światłem niebieskim” (6,7). Procesy fotochemiczne zachodzą w efekcie absorpcji molekularnej promieniowania w tkankach i już przy małych poziomach gęstości mocy oraz przy jednocze-snej wysokiej absorpcji promieniowania przez tkankę odpowiadają za jej uszkodzenia. Skutek biologiczny za-leży od ilości pochłoniętego promieniowania, długości fali i rodzaju eksponowanej tkanki (oczy, skóra).
Oddziaływanie fotochemiczne ma charakter suma-cyjny, przez co zmiany chorobowe mogą występować na skutek serii dawek promieniowania optycznego. Z tego względu przy wyznaczaniu poziomu ekspozy-cji przy zagrożeniach fotochemicznych uwzględnia się całkowity czas ekspozycji w ciągu zmiany roboczej. Skutki szkodliwe związane z zachodzącymi w tkankach oczu i skóry reakcjami fotochemicznymi, w podziale na skutki ostre i chroniczne, przedstawiono w tabe-li 1. Skutki ostre występują maksymalnie do 24 go-dzin po ekspozycji, natomiast przewlekłe – znacznie później, często na skutek wieloletniej ekspozycji na to promieniowanie.
Nie wszystkie przedstawione w tabeli 1. skutki szko-dliwe dla zdrowia człowieka w wyniku ekspozycji na promieniowanie nadfioletowe i „światło niebieskie” znajdują się na liście chorób zawodowych, związanych z tym promieniowaniem. W Polsce do chorób zawodo-wych powodowanych tym promieniowaniem zalicza się (22):
n ostre zapalenie spojówek wywołane nadfioletem,
n zaćmę wywołaną długofalowym nadfioletem,
n centralne zmiany zwyrodnieniowe siatkówki i
na-czyniówki wywołane promieniowaniem widzialnym z obszaru widma niebieskiego,
n fotodermatozy zawodowe (jednoczesne
oddziaływa-nie nadfioletu i czynników fotouczulających lub fo-totoksycznych występujących w środowisku pracy),
n nowotwór skóry (z rodzaju nieczerniakowatych
i czerniak skóry).
Dane dotyczące zarejestrowanych ww. chorób wodowych w Polsce wykazują ogólnie małą liczbę za-chorowań (np. w latach 1990–2005 zarejestrowanych było łącznie 28 przypadków – na podstawie niepubli-kowanych danych Centralnego Rejestru Chorób Zawo-dowych). Zgodnie z tymi danymi spawacze stanowili najliczniejszą grupę zawodową, w której najczęściej występowały choroby zawodowe związane z oddziały-waniem promieniowania optycznego – takie jak zaćma, choroby siatkówki i naczyniówki oraz rak skóry (w tym czerniak). Stwierdzono też występowanie zaćmy u spa-waczy jako wynik wieloletniej pracy przy stosowaniu niewłaściwie dobranych lub niewłaściwie stosowanych ochron oczu (19).
Według Międzynarodowej Agencji Badań nad Rakiem (International Agency for Research on Can-cer – IARC) istnieje silny związek między występo-waniem czerniaka oka u spawaczy a promieniowa-niem UV emitowanym podczas spawania, dlatego promieniowanie to zalicza się do grupy 1. czynników rakotwórczych (20). Powyższe dane potwierdzają ko-nieczność oceny zagrożenia promieniowaniem nad-fioletowym na stanowiskach spawalniczych, ponieważ mimo obowiązku stosowania przez spawaczy środków ochrony indywidualnej, w tej grupie pracowników wy-stępują choroby zawodowe oraz inne skutki szkodliwe związane z ekspozycją na to promieniowanie.
Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie wy-ników badań poziomu promieniowania nadfioletowego i „światła niebieskiego” oraz potencjalnego narażenia zawodowego na to promieniowanie, przeprowadzonych na stanowiskach pracy w przemyśle, na których stoso-wane były dwie metody spawania: MMA i TIG.
MATERIAŁ I METODY
Badane stanowiska spawalnicze
Przedstawione wyniki badań prowadzonych na róż-nych stanowiskach spawalniczych w przemyśle doty-czą 13 stanowisk, na których stosowane było spawanie łukowe – metodą TIG (6 stanowisk) i metodą MMA (7 stanowisk). Badania wykonane były w różnych przed-siębiorstwach z gałęzi przetwórstwa przemysłowego, głównie zajmujących się produkcją wyrobów z metali oraz produkcją maszyn i urządzeń.
Podstawowe parametry spawania na badanych stanowiskach spawalniczych zostały scharakteryzowa-ne w tabeli 2.
Metoda wykonywania badań
Przyjęta w badaniach ogólna procedura wykonywa-nia oceny ekspozycji na promieniowanie optyczne na stanowiskach pracy była zgodna z zaleceniami
zwar-Tabela 1. Rodzaje uszkodzeń fotochemicznych powodowanych przez promieniowanie optyczne Table 1. Types of photochemical injuries caused by optical radiation
Zakres promieniowania Range of radiation
Narząd Organ
Rodzaj uszkodzeń fotochemicznych
Type of photochemical injuries Uwagi
Comments skutek ostry
acute effect skutek chronicznychronic effect
UV: 180–400 nm oko: rogówka /
/ eye: cornea zapalenie rogówki / / photokeratitis skrzydlik / pterygium u spawaczy występuje często łączne świetlne zapalenie spojówki i rogówki /
/ photo-kerato-conjunctivitis often occurs among welders
oko: spojówka /
/ eye: conjunctiva zapalenie spojówki / / conjunctivitis –
oko: soczewka /
/ eye: lens – zaćma fotochemiczna / / photochemical cataract dotyczy głównie UVA (zakres: 315– –400 nm), stwierdzone występowanie
u spawaczy (19) / this concerns mainly UVA (range: 315–400 nm), cases found among welders (19)
oko / eye – czerniak oka / ocular
melanoma stwierdzone występowanie u spawaczy (20) / / cases found among welders (20)
skóra / skin erytema / erythema
oparzenie „słoneczne” / / „sunburn”
fotodermatozy / / photodermatoses
fotostarzenie / photoaging rak skóry (czerniak podstawno-, płasko- i kolczastokomórkowy) / / skin cancers (malignant melanoma, basal cell and squamous cell carcinoma)
stwierdzono występowanie raka skóry u spawaczy / skin cancer was found among welders
„Światło niebieskie”: 300–700 nm / “Blue light” 300–700 nm
oko: siatkówka /
/ eye: retina fotochemiczne uszkodzenie siatkówki (stany zapalne
i zwyrodnieniowe siatkówki) /
/ photochemical injuries of the retina (photoretinitis)
– stwierdzone przypadki występowania
u spawaczy (21) / cases found among welders (21)
tymi w normach PN-EN 14255-1 (23) oraz PN-EN 14255-2 (24). Kryteria oceny zagrożenia przyjęto zgod-nie z dyrektywą 2006/25/WE (16) i rozporządzenia-mi Ministra Pracy i Polityki Społecznej (17,18). Przed przystąpieniem do wykonywania pomiarów parame-trów promieniowania dokonywano analizy zadania ro-boczego, która polegała na określeniu:
n metody spawania i rodzaju gazu osłonowego (jeśli
występuje);
n parametrów spawania takich, jak natężenie prądu,
rodzaj/typ elektrody i jej średnica, występowanie dodatkowego materiału wprowadzanego jako spo-iwo, rodzaj spawanego materiału;
n możliwości występowania promieniowania
odbi-tego lub rozproszonego na materiałach, urządze-niach itp.;
n odległości eksponowanych części ciała od łuku
spa-walniczego;
Narażenie zawodowe na UV i VIS spawaczy TIG i MMA
Nr 1 73
n wielkości kąta widzenia łuku (na podstawie
wyzna-czonej długości łuku i odległości oczu pracownika od łuku spawalniczego, zgodnie z PN-T 05687 (25));
n jednorazowego czasu ekspozycji, który odpowiada
czasowi nieprzerwanego wykonywania jednego spa-wu przy jarzeniu się łuku (na podstawie serii co naj-mniej 3 pomiarów czasu);
n całkowitego czasu ekspozycji (tc), który wyznaczano
na podstawie iloczynu czasu ekspozycji niezbędne-go do wykonania jedneniezbędne-go spawu i liczby wykonywa-nych spawów w ciągu zmiany roboczej;
n rodzaju stosowanych środków ochrony indywidualnej
(przyłbic/tarczy, rękawic, ubrania, nakrycia głowy). Następnie w wyznaczonych odległościach potencjal-nie eksponowanych części ciała (przyjmowanych stan-dardowo jako oczy, twarz, ręce) wykonano pomiary
para-Tabela 2. Podstawowe parametry spawania na badanych stanowiskach spawalniczych Table 2. Main welding parameters at welding workstations
Nr stanowiska No. of workstation
Rodzaj elektrody lub drutu elektrodowego – rodzaj spoiwa
Type of electrode or electrode wire – welding binder
Średnica elektrody (drutu spoiwa) Diameter of electrode (binder wire) [mm] Natężenie prądu spawania Welding current [A]
Rodzaj spawanego materiału Type of welded material
Metoda TIG w osłonie argonu / Argon shielded TIG welding method
1 wolframowa – pręt aluminiowy / tungsten –
aluminum wire 4 (4) 200 aluminum
2 wolframowa – pręt aluminiowy / tungsten –
aluminum wire 2 (2) 200 aluminum
3 wolframowa – drut ze stali nierdzewnej
austenicznej / tungsten – austenitic stainless steel wire
2 (2) 83 stal niskostopowa (St3) / low alloy-steel (St3)
4 wolframowa / tungsten 1,60 60 stal węglowa / carbon steel
5 wolframowa / tungsten 1,60 50 stal wysokostopowa / high alloy-steel
6 wolframowa / tungsten 3,25 98 stal niskostopowa (St3) / low alloy-steel (St3)
Metoda MMA / MMA welding metod
7 otulona zasadowa / basic coating 3,25 130 stal niskostopowa (St3) / low alloy-steel (St3)
8 otulona zasadowa / basic coating 4,00 180 stal niskostopowa (St3) / low alloy-steel (St3)
9 otulona rutylowa / rutile coating 2,25 80 stal niskostopowa (St3) / low alloy-steel (St3)
10 otulona rutylowa / rutile coating 3,25 90 stal niskostopowa (St3) / low alloy-steel (St3)
11 otulona rutylowa / rutile coating 3,25 100 stal trudnościeralna / abrasion resistant steel
12 otulona rutylowo-kwaśna / acid-rutile coating 3,20 120 stal żaroodporna / fire resistant steel
13 otulona rutylowo-kwaśna / acid-rutile coating 4,00 120 stal niskowęglowa / low carbon steel
TIG – spawanie elektrodą wolframową w osłonie gazu obojętnego / tungsten inert gas welding. MMA – ręczne spawanie łukowe metali / manual metal arc welding.
metrów promieniowania optycznego z wykorzystaniem radiometru ILT 1700 (prod. International Light, USA) z odpowiednio dobranymi sondami pomiarowymi, do zakresu promieniowania oraz rozpatrywanego zagroże-nia, zgodnie z wymaganiami rozporządzenia Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 27 maja 2010 r. (17) oraz norm technicznych (23–26). Pomiary promienio-wania optycznego wykonywano bez ochron indywidu-alnych oraz wyznaczano współczynnik tłumienia danej ochrony. Zakres badań promieniowania optycznego obejmował następujące pomiary:
n Es – skutecznego natężenia napromienienia
pro-mieniowaniem nadfioletowym – tzw. nadfiolet ak-tyniczny (ocena zagrożenia fotochemicznego ro-gówki i spojówki oka oraz skóry) z wykorzystaniem sondy SED 240/ACT5/W (prod. International Light
Technologies, USA); sonda pomiarowa skorygowana do względnej skuteczności aktynicznej – S(l), zgod-nie z rozporządzezgod-niem Ministra Pracy i Polityki Spo-łecznej z dnia 27 maja 2010 r. (17) i PN-T-06589 (25);
n EUVA – całkowitego natężenia napromienienia
pro-mieniowaniem nadfioletowym w zakresie UV-A (ocena zagrożenia fotochemicznego soczewki oka) z wykorzystaniem sondy SEL 033/UVA/TD (prod. International Light Technologies, USA);
n EB – skutecznego natężenia napromienienia
siat-kówki „światłem niebieskim” (ocena zagrożenia fotochemicznego siatkówki) z wykorzystaniem son-dy SED 033/SCS 395/TBLU/TD (prod. International Light Technologies, USA); sonda pomiarowa skory-gowana do względnej skuteczności widmowej wy-woływania uszkodzeń fotochemicznych siatkówki oka przez „światło niebieskie” B(l), zgodnie z roz-porządzeniem Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 27 maja 2010 r. (17) i PN-T-05687 (26). Na podstawie wyznaczonych z pomiarów warto-ści średnich natężenia napromienienia dla nadfioletu
(Es i EUVA) wyznaczono napromienienie (Hs i HUVA) jako
iloczyn natężenia napromienienia i całkowitego cza-su ekspozycji (zgodnie z: 17,25), które przyjmowano jako potencjalne poziomy ekspozycji i porównywano z odpowiednimi wartościami MDE. Wartość skutecz-nego natężenia napromienienia „światłem niebieskim” była bezpośrednio porównywana z wartością MDE dla zagrożenia fotochemicznego siatkówki oka, która wy-znaczana była przy uwzględnieniu odpowiedniego cał-kowitego czasu ekspozycji. Na wszystkich badanych stanowiskach spawania wielkość kąta widzenia łuku była mniejsza od 11 mrad, czyli źródło promieniowania przyjmuje się jako małe (18).
WYNIKI
Wyniki pomiarów parametrów promieniowania op- tycznego dla oczu i skóry dłoni oraz wartości MDE, zgodnie z obowiązującymi przepisami (16,18), na bada-nych spawalniczych stanowiskach pracy przedstawiono w tabeli 3. Wyznaczone w tej tabeli wartości napromie-nienia odnoszą się do potencjalnego narażenia, tj. nie-stosowania środków ochrony indywidualnej i dla czasu całkowitej ekspozycji odpowiadającego czasowi spawa-nia w ciągu zmiany roboczej. Przedstawione wyniki po-miarów natężenia napromienienia skóry dotyczą pra-wej dłoni, ponieważ na badanych stanowiskach spawal-niczych ta dłoń była najbliżej łuku i poziom natężenia napromienienia, na które była narażona, był największy.
Chociaż w większości przypadków spawacze używają ubrania z długim rękawem i rękawic ochronnych pod-czas spawania, to zdarzają się przypadki nienakładania rękawic (zwłaszcza przy małych natężeniach prądu spa-wania i małych średnicach elektrod – poniżej 2 mm) lub odsłonięcia skóry przedramion (krótki rękaw) i szyi. Z tego względu przedstawiono również potencjalne na-rażenie skóry rąk.
W celu określenia, jaki może być „rzeczywisty” po-ziom narażenia oczu i twarzy spawaczy występujący podczas rzeczywistego narażenia na łuk spawalniczy – tj. podczas rozpoczynania spawania bez stosowania ochrony oczu i twarzy – przyjęto, że na wszystkich ba-danych stanowiskach spawalniczych jednorazowy czas ekspozycji na łuk wynosi średnio 2 s, a liczba wykona-nych dziennie spawów wynosi 15 lub 50. Jako „rzeczy-wisty” całkowity czas ekspozycji oczu przyjęto więc na wszystkich badanych stanowiskach 30 s i 100 s, a wyniki oceny narażenia oczu przedstawiono w tabeli 4.
Analizując wyniki pomiarów aktynicznego
natęże-nia napromienienatęże-nia (Es), można zauważyć, że wartości
tego parametru są dużo wyższe dla skóry dłoni niż dla oczu, co wynika z bliższego położenia dłoni względem łuku spawalniczego. W przypadku spawania elektro-dami topliwymi (spawanie MMA) w trakcie spawania zmniejsza się odległość dłoni względem łuku, co wyni-ka ze skracania się elektrody w czasie spawania, a nara-żona jest przede wszystkim skóra dłoni, w której trzy-mana jest elektroda. Z kolei w przypadku spawania me-todą TIG bez wprowadzania materiału dodatkowego na spoinę narażona jest przede wszystkim ta dłoń, w której trzymana jest elektroda, ale jest to elektroda nietopliwa i nie zmienia się odległość skóry dłoni od łuku w czasie spawania. Kiedy jednak w metodzie tej wprowadzany jest dodatkowo materiał na spoiwo, to spawacz trzyma w drugiej dłoni pręt spoiwa i obie dłonie są narażone na promieniowanie optyczne.
Porównując wyniki pomiarów omawianych pa-rametrów promieniowania, można zauważyć, że ich największe wartości występowały podczas spawania aluminium metodą TIG. Aktyniczne natężenie
napro-mienienia wynosiło: Es = 7,79–37,6 W/m2 dla oczu
i Es = 12,46–60,8 W/m2 dla skóry dłoni, natężenie
na-promienienia oczu bliskim nadfioletem – EUVA = 18–
–53,1 W/m2, a skuteczne natężenie napromienienia
siatkówki „światłem niebieskim” – EB = 35–67 W/m2.
W pozostałych przypadkach spawania tą metodą war-tości aktynicznego natężenia napromienienia
wynosi-ły: Es = 7,79–37,6 W/m2 dla oczu i 2,49–35,7 W/m2 dla
promie-Ta be la 3. W yni ki p omi ar ów p ozio m u p ot en cj aln ej e ks po zy cji n a p ro mienio wa nie n adfio let ow e i „ św ia tło nie bies kie ” n a s ta no w iskac h s pa wa lniczy ch Ta bl e 3. M ea sur em en t r es ul ts o f u ltra vio let a nd “ bl ue lig ht ” p ot en tia l exp os ur e le ve ls a t w eldin g w or ks ta tio ns N r sta no w iska N o o f w or ks ta tio n Eks po no wa na częś ć ci ała Exp os ed p ar t o f t he b od y O dległoś ć p omi ar u M ea sur em en t di sta nce [cm] tc [s] N adfio let U ltra vio let „Ś w ia tło nie bies kie ” ”B lue lig ht ” Es [W/m 2] EUVA [W/m 2] Hs [J/m 2] HUV A [J/m 2] EB [W/m 2] ob liczo ne MD E ca lc ul at ed MP E 1 oczy / e yes 34 21 600 37,60 53,10 812 160 1 146 960 67,00 0,01 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 10–35 60,80 1 313 280 2 oczy / e yes 41 16 200 7,79 18,00 126 198 291 600 35,00 0,01 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 10–30 12,46 201 852 3 oczy / e yes 34 18 000 0,665 1,10 11 970 19 800 21,90 0,01 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 12–25 2,49 44 820 4 oczy / e yes 19 3 312 2,47 3,08 5 697 10 224 4,13 0,03 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 4 6,36 21 064 5 oczy / e yes 26 4 320 6,27 0,19 27 086 821 1,98 0,023 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 6 8,64 36 547 6 oczy / e yes 40 5 200 2,36 16,30 12 272 84 760 26,00 0,019 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 10 35,70 185 640 7 oczy / e yes 50 18 000 4,39 11,30 111 240 94 500 9,60 0,01 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 3–45 6,18 1 166 400 8 oczy / e yes 60 2 064 4,86 9,01 10 031 18 596 10,20 0,05 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 5–20 11,84 20 991 9 oczy / e yes 49 1 800 1,27 8,06 2 286 14 508 4,34 0,056 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 6–30 4,65 8 370 10 oczy / e yes 56 18 000 4,86 17,00 87 480 216 000 5,09 0,01 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 10–35 23,80 428 400 11 oczy / e yes 46 10 800 2,29 11,32 24 732 122 256 6,07 0,01 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 5–45 8,59 92 772 12 oczy / e yes 46 1 884 4,63 10,85 8 723 20 441 4,46 0,053 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 5–40 12,09 22 778 13 oczy /e yes 60 10 800 7,01 8,09 75 708 87 372 4,69 0,01 sk óra dło ni p ra w ej / r ig ht h an d s kin 10–35 8,59 92 772 N or m at yw y hig ieniczn e – MD E / H yg ien e s ta nd ar d – MP E (16,18): 30 10 000 dl a tc ≤ 10 000 s – (100/t c ) W/m 2* dl a tc > 10 000 s – E B = 0,01 W/m 2* Es – śr ednie a kt yniczn e n at ężenie n ap ro mienieni a / m ea n ac tinic ir radi an ce; E UV A – śr ednie n at ężenie n ap ro mienieni a p ro mienio wa niem UV A / m ea n UV A ir radi an ce; H s – n ap ro mienienie a kt yniczn e / ac tinic radi an t exp os ur e. HUV A – n ap ro mienienie p ro mienio wa niem UV A / UV A radi an t exp os ur e; E B – śr ednie s ku te czn e n at ężenie n ap ro mienieni a si at kó w ki „ św ia tłem nie bies kim ” / m ea n eff ec tiv e ir radi an ce o n r et in a b y ” bl ue lig ht ”; MD E – m aksy m aln a do pu szcza ln a e ks po zy cj a w P ol sce / MP E – m axim um p er mi ssi ble exp os ur e in P ol an d. * MD E o blicza no j ak d la m ały ch źr ódeł p ro mienio wa ni a, p onie waż w e wszys tk ic h b ad an yc h p rzyp ad kac h ką t w idzeni a łu ku b ył mniejszy o d 11 mrad / MP Es f or sm al l s our ces w er e c ac ul at ed b ec au se in a ll c as es t he a ngu la r s ub ten se of a rc wa s lo w er t ha n 11 mrad .
niowaniem UVA – EUVA = 0,19–16,3 W/m2, a skuteczne
natężenie napromienienia siatkówki „światłem
niebie-skim” – EB = 1,98–26 W/m2.
W przypadku spawania metodą MMA aktynicz-ne natężenie napromienienia oczu było największe
(Es = 7,01 W/m2) podczas spawania stali
niskowę-glowej elektrodą rutylowo-kwaśną przy prądzie spa-wania 120 A. W pozostałych przypadkach mierzone
wartości tego parametru wynosiły 1,27–4,86 W/m2.
Wartości aktynicznego natężenia napromienienia dłoni były większe i zawierały się odpowiednio w
zakre-sie 4,65–23,8 W/m2. W przypadku
promieniowa-nia UVA zmienność mierzonego natężenia
napromie-nienia EUVA wynosiła 8,06–17 W/m2. Z kolei skuteczne
natężenie napromienienia siatkówki „światłem
niebie-skim” wynosiło EB = 4,34–10,2 W/m2.
Porównując wyznaczone z pomiarów potencjal-ne poziomy ekspozycji z wartościami MDE (tab. 3), stwierdzono, że na wszystkich badanych stanowiskach
pracy znacznie – od kilku do kilkudziesięciu tysięcy razy – przekroczone były normatywy higieniczne dla zagrożenia fotochemicznego oczu i skóry. Przyjmując założone rzeczywiste czasy ekspozycji oczu spawaczy na łuk spawalniczy (tab. 4), można zauważyć, że prze-kroczenia wartości MDE dla zagrożenia rogówki i spo-jówki oczu lub siatkówki oczu występują na wszystkich stanowiskach już przy czasie całkowitej ekspozycji wynoszącym 30 s. Tylko w dwóch przypadkach krot-ność MDE wynosiła poniżej 1 – dla zagrożenia rogów-ki i spojówrogów-ki (stanowisko nr 3) i zagrożenia siatkówrogów-ki (stanowisko nr 5). Dla czasu całkowitej ekspozycji wy-noszącego zarówno 30 s, jak i 100 s na żadnym stanowi-sku nie stwierdzono przekroczenia MDE dla zagrożenia soczewki oka.
Ponieważ podane w tabeli 3. wartości natężenia na-promienienia oczu mierzone były na stanowiskach pra-cy przy różnych odległościach, tak jak to miało miejsce na badanych stanowiskach pracy, nie można ich
bezpo-Tabela 4. Wyniki „rzeczywistego” poziomu ekspozycji na promieniowanie nadfioletowe i „światło niebieskie” przy założonym czasie ekspozycji oczu na łuk spawalniczy 30 s i 100 s na stanowiskach spawalniczych
Table 4. Measurement results of ultraviolet and “blue light” exposure levels on welding arc during assumed exposure time of 30 and 100 s at welding workstations
Nr stanowiska
No of workstation
Nadfiolet
Ultraviolet „Światło niebieskie”
”Blue light” tc = 30 s krotność MDE multiple of MPE tc = 100 s krotność MDE multiple of MPE Hs [J/m2] [J/mHUVA2] Hs/30 HUVA/10 000 Hs [J/m2] [J/mHUVA2] Hs/30 HUVA/10 000 EB [W/m2] krotność MDE* multiple of MDE* tc = 30 s tc = 100 s 1 1 128,00 1 593,00 37,6 0,16 3 760,0 5 310 125,3 0,53 67,00 20,3 67,00 2 233,70 540,00 7,8 0,05 779,0 1 800 25,9 0,18 35,00 10,6 35,00 3 19,95 33,00 0,7 0,00 66,5 110 2,2 0,01 21,90 6,6 21,90 4 74,10 92,40 2,5 0,01 247,0 308 8,2 0,03 4,13 1,3 4,13 5 188,10 5,70 6,3 0,00 627,0 19 20,9 0,00 1,98 0,6 1,98 6 70,80 489,00 2,4 0,05 236,0 1 630 7,9 0,16 26,00 7,9 26,00 7 131,70 339,00 4,4 0,03 439,0 1 130 14,6 0,11 9,60 2,9 9,60 8 145,80 270,30 4,9 0,03 486,0 901 16,2 0,09 10,20 3,1 10,20 9 38,10 241,80 1,3 0,02 127,0 806 4,2 0,08 4,34 1,3 4,34 10 145,80 510,00 4,9 0,05 486,0 1 700 16,2 0,17 5,09 1,5 5,09 11 68,70 339,60 2,3 0,03 229,0 1 132 7,6 0,11 6,07 1,8 6,07 12 138,90 325,50 4,6 0,03 463,0 1 085 15,4 0,11 4,46 1,4 4,46 13 210,30 242,70 7,0 0,02 701,0 809 23,4 0,08 4,69 1,4 4,69
* Normatyw higieniczny MDE dla zagrożenia fotochemicznego siatkówki w czasie ekspozycji tc = 30 s wynosi 3,3 W/m2, a dla tc = 100 s wynosi 1 W/m2 (17,19) / MPE hygiene standard for photochemical retinal hazard during tc = 30 s is 3.3 W/m2 and during tc = 100 s is 1 W/m2 (17,19).
Narażenie zawodowe na UV i VIS spawaczy TIG i MMA
Nr 1 77
średnio porównywać i wyciągać wniosków odnośnie do wpływu parametrów spawania na otrzymane wyniki. Zgodnie z fotometrycznym prawem odległości natę-żenie napromienienia maleje z kwadratem odległości przy oddalaniu się od źródła (przy założeniu, że źródło jest punktowe). Łuk spawalniczy można traktować jako
źródło punktowe, więc stosując ww. prawo przeliczono wartości natężenia napromienienia oczu tak, aby od-powiadały jednej odległości od źródła, którą przyjęto jako 50 cm. Wyniki przeliczonych wartości natężenia
napromienienia oczu – Es, EUVA i EB – odpowiednio dla
metody TIG i MMA przedstawiono na rycinach 1. i 2.
Ryc. 2. Wyznaczone natężenia napromienienia oczu przy odległości 50 cm od łuku dla stanowisk spawania metodą MMA różnych materiałów elektrodami o różnych otulinach i średnicach
Fig. 2. Calculated values of eye irradiance at 50 cm distance from arc on MMA welding workstations for different welded materials and different electrode coating and diameter
Ryc. 1. Wyznaczone natężenia napromienienia oczu przy odległości 50 cm od łuku dla stanowisk spawania metodą TIG różnych materiałów elektrodami o różnych średnicach
Fig. 1. Calculated values of eye irradiance at 50 cm distance from arc at TIG welding workstation for different welded materials and electrode diameters
1–6 – numery stanowisk jak w tabeli 2 / no. of workstation as in Table 2. Objaśnienia skrótów jak w tabeli 2 i 3 / Abbreviations as in Tables 2 and 3. φ – średnica elektrody / electrode diameter.
(1) aluminium / / aluminum ϕ = 4 mm (2) aluminium / / aluminum ϕ = 2 mm (3) stal St3 / / steel St3 ϕ = 2 mm (4) stal węglowa / / carbon steel ϕ = 1,6 mm (5) stal wysokostopowa / / high alloy steel
ϕ = 1,6 mm
(6) stal niskostopowa / / low alloy steel
ϕ = 3,25 mm 17,4 31,0 24,6 12,1 0,3 10,1 0,5 5,2 23,5 1,5 10,4 16,6 0,4 0,4 0,6 1,7 0,1 0,5 35 30 25 20 15 10 5 0 Natężenie napr omieniowania / Irradiance [W/m 2] ES EUVA EB 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Natężenie napr omieniowania / Irradiance [W/m 2] ES EUVA EB (7) zasadowa / basic stal St3 / steel St3 ϕ = 3,25 mm 4,4 9,6 11,3 (8) zasadowa / basic stal St3 / steel St3 ϕ = 4 mm 7,0 14,7 13,0 (9) rutylowa / rutile stal St3 / steel St3 ϕ = 2,25 mm 1,2 4,2 7,1 (10) rutylowa / rutile stal St3 / steel St3 ϕ = 3,25 mm 6,1 6,4 15,1 (11) rutylowa / rutile stal trudnościeralna / / abrasion resistant steel
ϕ = 3,25 mm 1,9 8,4 9,6 (12) rutylowo-kwaśna / / acid-rutile stal żaroodporna / / fire resistant steel ϕ = 3,2 mm 10,1 6,8 11,7 (13) rutylowo-kwaśna / / acid-rutile stal niskowęglowa /
/ low carbon steel ϕ = 4 mm 3,9 3,8
9,2
Elektroda / Electrode
7–13 – numery stanowisk jak w tabeli 2 / no. of workstation as in Table 2. Objaśnienia skrótów jak w tabeli 2 i 3 / Abbreviations as in Tables 2 and 3.
Na rycinie 1. widać, że przy metodzie TIG w więk-szości przypadków, bez względu na stosowany materiał czy pozostałe parametry spawania, największe warto-ści natężenia napromienienia występowały dla „światła
niebieskiego” (EB = 10,1–31 W/m2), następnie dla
pro-mieniowania UVA (EUVA = 10,4–24 W/m2) i na trzecim
miejscu – nadfioletu aktynicznego (Es = 0,3–17,4 W/m2).
Wyjątkiem było spawanie stali niestopowej (stanowisko nr 6, tab. 1), gdzie największe wartości występowały dla nadfioletu aktynicznego. Podobnie jak w metodzie TIG w większości przypadków przy spawaniu MMA naj-mniejsze wartości występowały dla nadfioletu aktynicz-nego (oprócz stanowiska nr 12, tab. 1) i zawierały się
w zakresie Es = 1,2–10,1 W/m2.
Z kolei na rycinie 2. nie można zaobserwować dla natężenia napromienienia promieniowaniem UVA
(EUVA) i „światłem niebieskim” (EB)podobnej tendencji
zmian jak przy metodzie TIG. W zależności od para-metrów spawania czasami największe wartości były
dla EUVA, a czasami dla EB. Zakres mierzonych wartości
tych parametrów wynosił odpowiednio: dla EUVA = 7,1–
–15,1 W/m2, a dla E
B = 3,8 = 14,7 W/m2.
W przypad-ku metody MMA nie widać tak dużej różnicy między mierzonymi parametrami promieniowania
w zależno-ści od parametrów spawania jak ma to miejsce w me-todzie TIG.
Biorąc pod uwagę duże przekroczenia warto-ści MDE występujące na badanych stanowiskach, ce-lowe jest wyznaczanie dozwolonego czasu ekspozycji, który odzwierciedla, jak długo w ciągu zmiany roboczej narażona tkanka może być maksymalnie eksponowana na promieniowanie optyczne bez stosowania środków ochrony. Zgodnie z PN-T-06589 (25) wyznaczono do-zwolone czasy ekspozycji na promieniowanie łuku spa-walniczego na poszczególnych badanych stanowiskach spawalniczych, uwzględniając wszystkie omawiane ro-dzaje zagrożeń. Obliczenia wykonano dla wyników po-ziomów promieniowania przy założonej odległości oczu od łuku równej 50 cm (przedstawionych na ryc. 1. i 2.) i zestawiono w tabeli 5.
Najkrótszy czas dozwolonej ekspozycji występował dla zagrożenia rogówki i spojówki oczu promieniowa-niem UV (2–100 s) oraz siatkówki oka światłem nie-bieskim (3–200 s). Z kolei dla zagrożenia soczewki oka promieniowaniem UVA czas ten był dużo dłuższy i wy-nosił 407–100 000 s. Żeby nie dopuścić do wystąpienia skutków szkodliwych dla oczu ze względu na wszyst-kie omawiane zagrożenia fotochemiczne, ekspozycja
Tabela 5. Dozwolone czasy ekspozycji oczu dla poszczególnych zagrożeń fotochemicznych przy założonej odległości oczu od łuku 50 cm Table 5. Permissible exposure time for eyes for particular photochemical hazards at 50 cm distance from the arc
Nr stanowiska No of workstation
Dozwolony czas ekspozycji oczu Permissible exposure time for eyes
[s] zagrożenie aktyniczne rogówki i spojówki
actinic hazard to cornea and conjunctiva
zagrożenie soczewki promieniowaniem UVA
UVA hazard to lens
zagrożenie siatkówki „światłem niebieskim” retinal ”blue light” hazard
1 1,7 406,5 3,2 2 5,7 826,4 4,3 3 100,0 20 000,0 9,9 4 20,0 961,5 6,0 5 75,0 25 000,0 166,7 5 17,6 100 000,0 200,0 7 6,8 885,0 10,4 8 4,3 771,6 6,8 9 24,6 1 407,1 24,0 10 4,9 664,3 15,7 11 15,5 1 043,7 11,9 12 3,0 857,3 14,8 13 7,7 1 088,9 26,5
Narażenie zawodowe na UV i VIS spawaczy TIG i MMA
Nr 1 79
dzienna na promieniowanie łuku spawalniczego nie może przekraczać najkrótszego wyznaczonego czasu spośród wszystkich trzech zagrożeń. Przykładowo na stanowisku nr 1 dozwolony czas ekspozycji nie nien przekraczać 1,7 s, a na stanowisku nr 11 nie powi-nien być dłuższy niż 11,9 s.
OMÓWIENIE
Doniesienia literaturowe dotyczące narażenia zawo-dowego spawaczy na promieniowanie optyczne doty-czą różnych technik spawania łukowego i materiałów spawanych, które wykonywano zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i na stanowiskach pracy. Publiko-wane wyniki badań ekspozycji zawodowej na stanowi-skach pracy dotyczą zwykle wybranych metod spawa-nia łukowego materiałów, które są na nich najczęściej spawane (6,7,13,14) i wszystkie wykazały przekroczenie wartości granicznych ekspozycji na promieniowanie nadfioletowe i „światło niebieskie” ustanowionych przez dyrektywę 2006/25/WE (16). Wykazano, że narażenie na promieniowanie optyczne związane jest z rodzajem spawanego materiału (6,13) i metodą spawania (6,7). Z kolei badania laboratoryjne wykonywane w warun-kach ustalonej geometrii pomiaru i stałych w czasie parametrach spawania automatem spawalniczym wy-konuje się w celu określenia wpływu parametrów spa-wania na emitowane promieniowanie.
Przykładowo badania prowadzone w Polsce wy-kazały wpływ natężenia prądu i długości łuku spawa-nia metodą TIG na rozkład widmowy promieniowaspawa-nia łuku (27,28). Inne badania laboratoryjne dotyczące no-wych metod spawania, takich jak CMT (cold metal trans-fer) i ColdArc wykazały, że aktyniczne natężenie napro-mienienia wzrasta wykładniczo wraz ze wzrostem natęże-nia prądu spawanatęże-nia, a jednocześnie nie wykazały wpływu spawanego materiału na mierzone wartości UV (29).
Można zauważyć, że wnioski wynikające z badań na stanowiskach pracy i badań laboratoryjnych zgod-nie potwierdzają wysokie poziomy promieniowania optycznego emitowanego przez łuk elektryczny oraz że uzyskane wyniki się uzupełniają. Wyniki laboratoryjne pozwalają na prowadzenie dokładnej analizy proce-su spawania i emisji łuku, ale nie dają pełnego obrazu rzeczywistego narażenia spawaczy podczas spawania ręcznego lub półautomatycznego, kiedy parametry spa-wania są zmienne w czasie (zwłaszcza długość łuku), a położenie eksponowanych części ciała od łuku ulega zmianie w trakcie procesu spawania. Z kolei badania stanowiskowe odzwierciedlają też inne czynniki
wystę-pujące na stanowiskach pracy, które wpływają na po-ziom promieniowania dochodzącego do pracownika, np. odbicia promieniowania na stanowisku pracy czy pochłanianie promieniowania przez dymy/pyły spawal-nicze, których stężenie w powietrzu zależy również od tego, czy zainstalowany jest wyciąg miejscowy lub jaka jest jego sprawność.
Wyniki badań omówionych w niniejszej pracy po-twierdzają publikowane przez innych autorów, ponie-waż wyznaczone poziomy ekspozycji (potencjalny bez stosowania ochron indywidualnych i „rzeczywisty” przy założonych czasach ekspozycji oczu na łuk spa-walniczy) na promieniowanie nadfioletowe i „światło niebieskie” znacznie przekraczały ustalone normatywy higieniczne na wszystkich badanych stanowiskach spa-wania łukowego – bez względu na metodę spaspa-wania czy parametry spawania i rodzaj materiału spawanego.
Zgodnie z doniesieniami innych autorów (7,13,14) podczas spawania aluminium obserwuje się najbardziej jaskrawy łuk emitujący (oprócz intensywnego promienio-wania nadfioletowego znaczną ilość promieniopromienio-wania nie-bieskiego). Zmierzone wartości średnie skutecznego na-tężenia napromienienia w odległości 1 m od łuku (spawa-nie metodą TIG, prąd spawania: 250–280 A, średnica
elek-trody: 1,6 mm) dla aktynicznego UV wynosiły 11 W/m2,
a dla „światła niebieskiego” – 18,4 W/m2 (13).
Przedstawione wyniki badań własnych promie-niowania emitowanego podczas spawania aluminium metodą TIG potwierdzają, że najwyższe poziomy eks-pozycji występowały przy spawaniu tego materiału, a zmierzone wartości poziomów promieniowania były wyższe, co wynikało zarówno z bliższej odległości spa-wania, większej średnicy elektrody (4 mm), jak i stoso-wania dodatkowo aluminium jako spoiwa. Roztopione w procesie spawania aluminium (jeziorko spawalnicze) zachowuje się jak „lustro” i odbija w sposób zwiercia-dlany padające na nie promieniowanie. W ten sposób do oczu spawacza dociera zarówno promieniowanie bezpośrednie łuku, jak i odbite od aluminium.
Ponadto wykazano, że podczas spawania aluminium przy tym samym natężeniu prądu na wyniki poziomu promieniowania wpływa również średnica drutu alu-miniowego stanowiącego spoiwo – im jest większa, tym większe są poziomy promieniowania. Przy 2-krotnie większej średnicy drutu aluminiowego występowały większe poziomy ekspozycji oczu: na aktyniczny UV (ok. 3-krotnie), na UVA (ok. 2-krotnie) i na „świa-tło niebieskie” (ok. 1,5-krotnie). Wynikało to przede wszystkim z większej długości łuku (ok. 4–5 mm, co jest zgodne z zasadą, że podczas spawania należy
zachowy-wać stałą długość łuku w granicach średnicy elektrody) i większej powierzchni „lustra” jeziorka spawalniczego odbijającego promieniowanie, jakie występowało przy stosowaniu pręta spoiwa o większej średnicy.
W przypadku spawania metodą TIG innych mate-riałów niż aluminium zdecydowanie największe warto-ści natężenia napromienienia występowały dla „światła niebieskiego”, co oznacza, że w widmie promieniowa-nia łuku występują znaczne gęstości mocy przy długo-ściach fal z zakresu 400–500 nm. Potwierdzają to ba-dania promieniowania widzialnego łuku spawalniczego metody TIG na zautomatyzowanym stanowisku spa-walniczym (27), gdzie przedstawiono rozkłady widma promieniowania łuku i wykazano wpływ długości łuku natężenia prądu spawania na wielkość emitowanego promieniowania.
Interesująca jest znaczna różnica w poziomach promieniowania (od ok. 4-krotnie dla UV
aktynicz-nego (Es) do ok. 26-krotnie dla UVA (EUVA) i „światła
niebieskiego” (EB), przy spawaniu TIG elektrodą
o śred-nicy 1,6 mm dwóch materiałów – stali węglowej i stali wysokostopowej (stanowiska nr 4 i 5). Wydaje się, że mała różnica natężenia prądu spawania obu materia-łów (10 A) nie powinna wpłynąć na tak duże różnice poziomów promieniowania i że może mieć tu wpływ również rodzaj materiału spawanego i wiążące się z tym odbicie promieniowania i występowanie dymów spa-walniczych, w których część promieniowania może być absorbowana.
Wpływ zastosowanej metody spawania na pozio-my promieniowania łuku widoczny jest również na przykładzie spawania stali St3 metodą TIG i MMA, odpowiednio przy średnicach elektrod: wolframo-wej – 2 mm i rutylowej – 2,25 mm, oraz prądach spa-wania – 83 A i 80 A (stanowiska nr 3 i 9). W przypadku spawania MMA (stanowisko nr 9) wartości poziomu
promieniowania UV aktynicznego (Es)
i promieniowa-nia UVA (EUVA) są znacznie większe niż w metodzie TIG
(stanowisko nr 3), natomiast poziom promieniowania
z zakresu „światła niebieskiego” (EB) jest większy
w me-todzie TIG niż w MMA. Można więc wnioskować, że w rozpatrywanym przypadku w widmie promienio-wania docierającego do spawacza występuje większa gęstość mocy dla promieniowania UV przy meto-dzie MMA niż przy metodzie TIG, natomiast mniejsza gęstość mocy z zakresu promieniowania widzialnego.
Wyniki badań dla metody MMA przy zastosowaniu elektrod topliwych o różnych rodzajach otulin nie pozwa-lają na jednoznaczne stwierdzenie wpływu rodzaju otuliny na otrzymane wyniki – ze względu na różniące się
pozo-stałe parametry spawania i materiały spawane. Widoczna jest jednak pewna tendencja zmian. Można stwierdzić, że wraz ze wzrostem średnicy elektrody i natężenia prądu spawania przy otulinie zasadowej (stanowiska nr 7 i 8) i ru-tylowej (stanowiska nr 9 i 10) wzrosły wszystkie mierzone poziomy promieniowania. Z kolei przy tej samej średnicy elektrody rutylowej (3,25 mm) i różnicy w natężeniu prą-du spawania o 10 A, lecz różnych materiałach spawanych, można zauważyć znaczne różnice w poziomach promie-niowania (stanowiska nr 10 i 11).
Mimo większego prądu spawania stali trudnoście-ralnej niż stali St3 mniejszy był poziom promieniowania aktynicznego UV (ok. 3-krotnie) i UVA (ok. 1,5-krot-nie). Jedynie minimalnie wzrósł poziom promieniowania z zakresu „światła niebieskiego” (ok. 1,3-krotnie). Może to świadczyć również o wpływie rodzaju materiału spa-wanego na poziom promieniowania. Spośród badanych stanowisk spawania metodą MMA największy poziom
promieniowania aktynicznego UV (Es = 10,1 W/m2)
występował przy spawaniu stali żaroodpornej elektro-dą rutylowo-kwaśną (stanowisko nr 12) i był większy ponad 2-krotnie niż przy spawaniu stali niskowęglowej elektrodą o tej samej otulinie, lecz o większej średnicy (stanowisko nr 13) oraz elektrodą zasadową stali St3 (stanowisko nr 7).
Otrzymane wyniki badań zagrożenia na stanowi-skach spawania potwierdzają doniesienia literaturo-we (6,7,13,14,29), mówiące o znacznych przekrocze-niach wartości MDE przy spawaniu łukowym.
W niniejszym artykule po raz pierwszy przedsta-wiono wyniki badań poziomu promieniowania, po-ziomu ekspozycji i oceny zagrożenia fotochemicznego oczu i skóry spawaczy podczas spawania łukowego me-todą TIG i MMA na stanowiskach pracy w przemyśle. Ocenę tę przedstawiono zarówno dla potencjalnych po-ziomów ekspozycji, zgodnie z przepisami (17), jak i dla „rzeczywistych” poziomów ekspozycji, uwzględniają-cych stosowanie środków ochrony oczu i twarzy. WNIOSKI
Badania poziomu promieniowania optycznego pod-czas spawania metodą TIG i MMA na stanowiskach pracy w przemyśle wykazały, że potencjalne poziomy ekspozycji na promieniowanie nadfioletowe i „światło niebieskie” znacznie przekraczały wartości MDE. Tym samym, zgodnie z obowiązującymi przepisami (17), stwierdzono występowanie dużego ryzyka zawodowe-go związanezawodowe-go z tym czynnikiem. Zastosowane ochro-ny oczu i skóry charakteryzowały się odpowiednimi
Narażenie zawodowe na UV i VIS spawaczy TIG i MMA
Nr 1 81
gólnych technikach i parametrach spawania. W niektó-rych przypadkach nawet niezmierzona krótkotrwała ekspozycja oczu na łuk spawalniczy (np. 1-krotne roz-poczęcie spawu bez osłony oczu) powoduje przekrocze-nie MDE. Z tego względu bardzo istotne jest przestrze-ganie przez spawaczy zasad prawidłowego stosowania środków ochrony oczu, a szczególnie stosowanie się do zakazu rozpoczynania spawania przy odsłoniętej przy-łbicy. Nawyk ten jest niestety bardzo częsty na stanowi-skach pracy, dlatego w przypadku np. spawania alumi-nium najlepiej wyposażyć pracownika w automatyczną przyłbicę spawalniczą.
Zdarza się również, że pracownicy mają odsłonię-tą skórę przedramion lub nie nakładają rękawic (przy małych prądach spawania i małej średnicy elektrody). Równie często nie osłaniają skóry głowy i szyi, do któ-rej również dociera promieniowanie odbite od otocze-nia, które może stanowić co najmniej 0,2% poziomu docierającego do oczu. Prawdopodobne przekroczenie wartości MDE dla tych części ciała wyjaśnia, dlaczego odnotowane wśród spawaczy przypadki zachorowania na raka skóry (czerniaka) dotyczyły ucha lub szyi. Moż-na przypuszczać, że nieprawidłowe stosowanie środków ochrony indywidualnej jest jedną z głównych przyczyn występowania wśród spawaczy chorób zawodowych powodowanych przez promieniowanie UV i „światło niebieskie”. Potwierdza to stanowisko IARC (20), w któ-rym wskazano na silny związek między występowaniem czerniaka oka u spawaczy a promieniowaniem UV emi-towanym podczas spawania.
PIŚMIENNICTWO
1. Stanisławska M., Janasik B., Trzcinka-Ochocka M.: Ocena narażenia zawodowego spawaczy na podstawie oznaczania dymów i ich składników powstających podczas spawania stali chromowo-niklowej. Med. Pr. 2011;62(4):359–368 2. Braun T.: Preventing Eye injuries when welding
[cytowa-ny 21 października 2012]. Occup. Health Saf. 2007;80(2). Adres: http://ohsonline.com/Articles/2007/02/Preven-ting-Eye-Injuries-When-Welding.aspx
3. Goff T.: Flexible welding protection. Occup. Health Saf. 2006;75(9):32–34
4. International Commission on Non-Ionizing Radiation (ICNIRP): Guidelines on limits of exposure to ultraviolet ra-diation of wavelengths between 180 nm and 400 nm (inco-herent optical radiation). Health Phys. 2004;87(2):171–186 5. Konieczny P., Wolska A., Świderski J., Zając A.: Simulation
of reflected and scattered laser radiation for designing la-ser shields. Int. J. Occup. Saf. Ergon. 2008;14(2):133–147
współczynnikami tłumienia i w związku z tym, w przy-padku prawidłowego stosowania tych ochron, można stwierdzić, że ryzyko zostało ograniczone do małego.
Podczas badań stwierdzono nieprawidłowe zacho-wania spawaczy polegające na rozpoczynaniu spazacho-wania bez osłoniętych oczu i twarzy. Z tego powodu wyzna-czono „rzeczywiste” poziomy ekspozycji, tzn. dla zało-żonego sumarycznego w ciągu zmiany roboczej czasu, w którym oczy spawacza mogą być eksponowane na łuk spawalniczy. Wyniki oceny zagrożenia oczu spawa-cza spowodowane ekspozycją na łuk spawalniczy tylko podczas rozpoczynania spawu wskazują, że występują przekroczenia wartości MDE i ryzyko zawodowe jest duże. Ograniczenie tego ryzyka do małego może być realizowane wyłącznie poprzez prawidłowe stosowanie przez spawaczy środków ochrony indywidualnej wła-ściwie dobranych do parametrów spawania.
Na podstawie analizy wyników badań stwierdzo-no, że poziom narażenia spawaczy na promieniowanie optyczne w metodach TIG i MMA zależy od:
n materiału spawanego – najwyższe poziomy
promie-niowania występowały przy spawaniu aluminium metodą TIG (ze względu na wysokie poziomy mieniowania łuku oraz odbicia zwierciadlane pro-mieniowania), najmniejsze poziomy występowały przy spawaniu stali wysokostopowej i niestopowej metodą TIG przy prądach spawania z przedzia-łu 50–98 A i średnicy elektrody 1,6 mm;
n rodzaju otuliny przy spawaniu MMA – skład
che-miczny otuliny wpływa na widmo promieniowania, a tym samym na poziom promieniowanie docierają-cego do spawacza; najwyższe poziomy UVA i „świa-tła niebieskiego” stwierdzono dla otuliny zasadowej, a następnie rutylowej podczas spawania stali St3;
n materiału i średnicy pręta/drutu wprowadzanego
jako materiał spoiny przy spawaniu metodą TIG – spoiny wykonane z materiału, który po roztopieniu stanowi „lustro” dla promieniowania (np. alumi-nium), znacznie odbijają padające na nie promienio-wanie, a im większa średnica wprowadzanego ma-teriału spoiny, tym większa powierzchnia odbijająca spoiny i więcej promieniowania odbitego.
Wyznaczony dozwolony czas ekspozycji oczu, przy uwzględnieniu wszystkich 3 rozpatrywanych zagrożeń fotobiologicznych oczu – aktynicznym UV, promie-niowaniem UVA i „światłem niebieskim” – wynosił na badanych stanowiskach spawaczy 1,7–75 s. Można go traktować również jako wyznacznik tego, jak długo w ciągu zmiany spawacz może patrzeć nieosłoniętym okiem na łuk spawalniczy przy stosowanych
poszcze-6. O’Hagan J.B., Driscoll C.M.H., Pearson A.J.: Occupatio-nal Exposure to optical radiation in the context of a possi-ble EU proposal for Directive on optical radiation. Natio-nal Radiological Protection Board, Chilton 2003
7. Hietanen M., von Nandelstadh P.: Measurements of opti-cal radiation emitted by welding arc. W: Matthes R., Sli-ney D. [red.]. Measurements of optical radiation hazards. International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, Munich 1998, ss. 553–557
8. Özdemir O., Numanoğlu N., Gönüllü U., Savaş I., Al-per D., Gürses H.: Chronic effects of welding exposure on pulmonary function tests and respiratory symptoms. Occup. Environ. Med. 1995;52:800–803
9. Matczak W., Gromiec J.: Evaluation of occupational expo-sure to toxic metals released in the process of aluminium welding. Appl. Occup. Environ. Hyg. 2002;17(4):233–249 10. Gryz K., Karpowicz J.: Pomiary pól elektromagne-tycznych i ocena ekspozycji zawodowej – wymagania PN-T-06580:2002 i zasady stosowane w krajach Unii Eu-ropejskiej. Med. Pr. 2003;54(3):279–284
11. Karpowicz J., Gryz K.: Ograniczanie ryzyka zawodowego przy źródłach pól elektromagnetycznych (2) – Wybra-ne źródła pól i charakterystyka odzieży ochronWybra-nej. Bez-piecz. Pr. 2009;2:2–5
12. Węgrzyn T., Ślifirska J.: Monitoring stanowiska spawa-cza – cz. II. Promotor BHP 2011;7–8:16–19
13. Peng C., Lan T, Juang Y., Tsao T., Dai Y., Liu H. i wsp.: Expo-sure assessment of aluminum arc welding radiation. Health Phys. 2007;93(4):298–306. DOI: 10.1097/01. HP.0000267862.44497.a4
14. Okuno T., Ojima J., Saito H.: Blue-light hazard form CO2 arc welding of mild steel. Ann. Occup. Hyg. 2010;54(3): 293–298
15. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 21 października 1991 r. zmieniającym rozporzą-dzenie w sprawie najwyższych stężeń i natężeń czyn-ników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU z 1991 r. nr 114, poz. 495
16. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 5 kwiet-nia 2006 r. w sprawie minimalnych wymagań w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa dotyczących narażenia pracowników na ryzyko spowodowane czynnikami fizycz-nymi (sztucznym promieniowaniem optycznym) (dziewięt-nasta dyrektywa szczegółowa w rozumieniu art. 16 ust. 1 dy- rektywy 89/391/EWG). DzUrz UE z 2006 r. L 114
17. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 27 maja 2010 r. w sprawie bezpieczeństwa i higie-ny pracy przy pracach związai higie-nych z ekspozycją na
pro-mieniowanie optyczne. DzU z 2010 r. nr 100, poz. 643; DzU z 2012 r. nr 131, poz. 787
18. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych do-puszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU z 2002 r. nr 217, poz. 1833; DzU z 2007 r. nr 161, poz. 1142; DzU z 2009 r. nr 105, poz. 873; DzU z 2010 r. nr 141, poz. 950; DzU z 2011 r. nr 274, poz. 1621
19. Megbele Y., Lam K.B.H., Sadhra S.: Risks of cataract in Ni-gerian metal arc welders. Occup. Med. 2012;62(5):331–336 20. International Agency on Research of Cancer: Monogra-phs on the evaluation Carcinogenic risks to Humans. Vol 100D. A review of Human Carcinogens. Radia-tion. IARC, Lyon 2012
21. Magnavita N.: Photoretinitis: an underestimated occupa-tional injury? Occup. Med. 2002;52(4):223–225
22. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 30 czerw-ca 2009 r. w sprawie chorób zawodowych. DzU z 2009 r. nr 105, poz. 869
23. PN-EN 14255-1:2010. Pomiar i ocena ekspozycji osób na niespójne promieniowanie optyczne. Część 1: Promie-niowanie nadfioletowe emitowane przez źródła sztucz-ne na stanowisku pracy. Polski Komitet Normalizacyjny, Warszawa 2010
24. PN-EN 14255-2:2010. Pomiar i ocena ekspozycji osób na niespójne promieniowanie optyczne. Część 2: Promienio-wanie widzialne i podczerwone emitowane przez źródła sztuczne na stanowisku pracy. Polski Komitet Normaliza-cyjny, Warszawa 2010
25. PN-T-06589:2002. Ochrona przed promieniowaniem optycznym. Metody pomiaru promieniowania nadfiole-towego na stanowiskach pracy. Polski Komitet Normali-zacyjny, Warszawa 2002
26. PN-T-05687:2002. Ochrona przed promieniowaniem optycznym. Metody pomiaru promieniowania widzialne-go i podczerwonewidzialne-go na stanowiskach pracy. Polski Komi-tet Normalizacyjny, Warszawa 2002
27. Węglowski M.S., Kępińska M., Mikno Z.: Promieniowa-nie widzialne łuku spawalniczego metody TIG. Arch. Odlewn. 2006;6(21):243–248
28. Węglowski M.S., Mikno Z., Welcel M., Kępińska M.: Kon-trola procesu spawania TIG w oparciu o promieniowanie łuku spawalniczego. Przegl. Spawaln. 2007;12:15–19 29. Marzec S., Matusiak J., Nowicka J., Wyciślik J.:
Promie-niowanie nadfioletowe podczas spawania i lutospawania łukowymi metodami niskoenergetycznymi. Pr. Inst. Elek-trotech. 2012;256:47–56
Ten utwór jest dostępny na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Użycie niekomercyjne 3.0 Polska / This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Poland License – http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/pl/.
